復雜周邊環境狹小場地深大基坑工程施工技術

李 功 超

(上海建工七建集團有限公司，上海 200050)

1 工程概況

某工程用地面積33 057.20 m2，總建筑面積88 810.90 m2，其中地下1層，建筑面積為17 585.88 m2；地上建筑面積為71 225.02 m2，分別由9幢高層住宅樓和其他配套設施組成，高層住宅樓1號、3號為17層，建筑高度51.35 m，其余均為18層，建筑高度54.25 m(見圖1)。

項目基坑占地面積約為16 000 m2，周長近1 450 m，呈“L”斜向長條形分布，基坑最大挖土深度約6 m。在基地北側有較多水、電、氣的重要市政管線，其中離開挖邊線最近的為電力管線，距離12 m，埋深1 m。同時基地東南側河道駁岸離基坑開挖邊線為22 m。上海屬于軟土分布特別廣泛的地區，對于深大基坑的施工過程中對周邊環境和基坑本身安全的控制一直是研究的重點，各類關于基坑施工技術的實踐總結也是一個熱點[1-3]。

2 方案比選

2.1 圍護方案

根據本工程的特點，原圍護方案(如圖2所示)為全部使用φ700雙軸水泥土攪拌樁與放坡的形式。雖然雙軸攪拌樁可以滿足圍護需要，但對場地的利用比較有限，所以在經過商榷后決定在部分區域使用復合土釘墻和型鋼支撐代替攪拌樁，最終方案(如圖3所示)確定為：

1)地庫四周：根據場地的實際情況，距離臨時構筑物較遠，采用放坡+卸土(卸土至-4.20 m)+復合土釘墻；距離臨時構筑物較近，采用水泥土重力式擋墻的圍護形式。

2)基坑號樓、號樓與地庫高差部位：挖深相對較淺，對有地方卸土的位置采用放坡+卸土+常規復合土釘墻的圍護形式，局部不具備卸土放坡部位用重力式擋墻。

3)局部基坑北側部位：設計采用鋼支撐圍護形式，支撐鋼管為φ609×12鋼管,H型連桿為400×400×13×21，立柱采用φ700水泥土攪拌樁內插1根400×400×13×21型鋼。

4)考慮部分土層一定動水壓力作用下易產生流土、管涌現象，地下車庫采用輕型井點降水。

2.2 土方開挖方案

本工程基坑開挖分為高層樓房地下室基坑開挖和地下汽車庫基坑開挖兩大塊，按照先淺后深的原則，先開挖樓房基坑，當樓房基礎底板施工完畢后，再開挖地下車庫。由于地下車庫區域基坑呈“L”斜向長條形分布，故必須對地下車庫區域基坑按后澆帶和變形縫位置分塊進行開挖。最初擬定分成8個區域，考慮到分區太多不利于人力、機械的部署，而且會影響工期，最終決定分為5個區域，開挖流程如下：

樓房開挖流程：3號、9號→2號、8號→1號、6號→4號、5號→7號。

地下車庫開挖流程：先開挖1號、3號、5號區域(一階段)，待上述三個區域土方開挖完成且底板施工完成后，繼續開挖2號、4號區域土方(二階段)，現場土方開挖圖見圖4，圖5。

3 關鍵技術

3.1 攪拌樁施工

本工程主要基坑圍護形式為雙軸攪拌樁，共66 800 m3，利用基坑狹長的特點，將施工區域劃分為9塊，再布置了8臺樁機同時開始施工。每臺樁機幾乎同時工作，各自負責一片區域，而后在制定的節點收頭，最先完成的樁機則立刻進行第9塊施工區作業。

攪拌樁施工采用一般的“兩噴三攪”工藝，樁機下沉速度和提升速度均控制在0.5 m/min之內，注漿的水灰比為0.5，水泥摻入量13%。當現場遇到不良地質情況時，必須將其處理達到回填土要求，同時水泥摻入量增加為16%。

3.2 輕型井點降水

根據本工程基坑涌水量、土層情況及基坑開挖情況，采用輕型井點降水的方式。按地質勘查報告，得知潛水靜止水位埋深約1.0 m，標高約2.0 m，現場采取了如下措施：

1)設計地下水埋深按自然地面以下1.0 m計，開挖到底時保證降水深度為坑底下1.0 m，降水施工于開挖前15 d左右進行；共布置37套輕型井點降水系統，井點管管與管間距1 m，各總管間距不大于20 m；坑邊28套，坑內9套。

2)基坑開挖及使用期間根據水位監測情況持續降水，并將根據實際情況調整。

3)基坑采用明排水方式，開挖過程中要極力避免各類倒流、回滲等情況。

4)制定詳細的雨季施工技術措施，明確雨天不得開挖基坑，做好交底、確保安全。

5)每孔灌砂量經計算控制在550 kg～600 kg之間。

3.3 土方開挖

樓房采用1∶2一級放坡開挖。隨挖隨澆筑墊層，并做好明排水措施，及時排出坑內積水。采用放坡加攪拌樁止水的區域隨挖隨噴射混凝土面層。號樓底板澆筑完成后隨即停止施工。

車庫區域土方開挖二級放坡開挖，一次挖至坑底。放坡開挖采用1∶1.5放坡，二級平臺寬8 m。坑底30 cm厚土方采用人工開挖，隨挖隨澆筑混凝土，坑底無撐暴露面積不大于200 m2。

車庫開挖的兩個階段(已開挖區塊和待開挖區塊間)采用二級放坡臨時支護，采用1∶2放坡，二級平臺寬度2 m。地下車庫土方隨挖隨澆筑墊層，待車庫完成底板結構后方可開始號樓地下結構的施工。

基坑開挖需注意挖土土坡的穩定，并保護好圍護體系與工程樁。

3.4 復合土釘墻施工

局部采用雙層復合土釘墻支護(MGφ48×3.0，L=9 000,15 000@1 000，傾角15°)的樓房土方開挖應根據土釘墻施工順序分兩次開挖。土釘墻的作業面為5 m～6 m寬，土方開挖后，錨桿和鋼筋網片安設及混凝土面層噴射的時間應控制在12 h內。上下層土釘墻施工開挖，至少要有48 h間隔?；拥拈_挖進程和土釘墻施工需形成循環作業。

土釘采用φ48×3.0焊接鋼管，以15°角插入土層，管底封堵，管身四周開設直徑6 mm～8 mm注漿孔，間距500 mm，螺旋狀布置，管頂3 m以內不需要設置。

土釘完成后即可進行混凝土面層噴射，當面層達到強度、管內清洗完成后再對土釘進行全程注漿，注漿量不小于40 L/m土釘長度(水灰比0.55、水泥P.O42.5、壓力0.2 MPa～0.6 MPa)。

3.5 鋼支撐施工

鋼支撐的施工(如圖6所示)重點在于預應力的施加及防止其損失的措施。一般情況下，當基坑開挖后，原先施壓的預應力或多或少會因為鋼構件松動、基坑變形等問題而損失。因此要保證基坑的安全，在鋼支撐預應力施加時就必須嚴格控制鋼構件的連接精密度和活絡端的固定情況。在基坑開挖的過程中則采取數據為主、觀察為輔的方式進行監測，一旦出現預應力損失應優先考慮使用專用動態軸力設備進行復加。

3.6 監測

一般深基坑工程業主單位均會委托專業單位進行監測，而施工單位在過程中則需收集、分析監測數據。而類似于本工程這種周邊環境復雜(北側道路下各種管線、東南側緊鄰河道駁岸)并且場地狹小的情況，作為施工單位本身應派遣專人進行監測，并且應與專業單位錯時展開，以便更及時、細致的了解基坑及周邊管線、建構筑物的變形情況，將基坑開挖過程中的風險降至最低。

4 結語

經過方案優化和工程實踐，本文主要得出以下結論：

1)通過對圍護方案的合理比選，通過增加復合土釘墻、鋼支撐，優化了原有的基坑圍護方案，合理利用有限的施工場地，便于現場實際施工。

2)通過對基坑的分塊，合理比選了土方開挖方案，在實際施工過程中節省了7 d的工期，并且減少了1組挖機班組。

3)通過合理的施工部署，加快了墊層、底板施工進度，減少基坑土體暴露面積，有效的控制了土應力對基坑的影響。

4)根據專業單位與施工單位的監測結果，其中基坑圍護垂直累計位移最高為17 mm，水平累計位移最高為23 mm，未達到報警值，說明基坑圍護方案與施工措施均合理有效。

[1] 丁勇春.軟土地區深基坑施工引起的變形及控制研究[D].上海:上海交通大學,2009.

[2] 王英銳,董紅霞,黃新林.上海中心城區復雜地質條件下基坑圍護設計與施工[J].施工技術，2011(12):35-37.

[3] 劉愛華,黎 鴻,羅榮武.時空效應理論在軟土深基坑施工中的應用[J].地下空間與工程學報，2010(3)：571-576.